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产品名称：湖北富士变频器

产品描述：一、富士变频器工作原理

　　主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，富士变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的富士变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的富士变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。 　

　

（1）整流器：最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。

　　

（2）平波回路：在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。

　

（3）逆变器：同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。 　　

控制电路是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。

（1）运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。 　　

（2）电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。 　　

（3）驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。

（4）速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。 　　

（5）保护电路:检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。

二、富士变频器的作用

　　富士变频器集成了高压大功率晶体管技术和电子控制技术，得到广泛应用。富士变频器的作用是改变交流电机供电的频率和幅值，因而改变其运动磁场的周期，达到平滑控制电动机转速的目的。富士变频器的出现，使得复杂的调速控制简单化，用富士变频器+交流鼠笼式感应电动机组合替代了大部分原先只能用直流电机完成的工作，缩小了体积，降低了维修率，使传动技术发展到新阶段。

三、富士变频器的组成

　　富士变频器通常分为4部分：整流单元、高容量电容、逆变器和控制器。 　　

1 整流单元将工作频率固定的交流电转换为直流电。 　　

2 高容量电容存储转换后的电能。 　　

3 逆变器由大功率开关晶体管阵列组成电子开关，将直流电转化成不同频率、宽度、幅度的方波。 　　

4 控制器按设定的程序工作，控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似正弦波的交流电，驱动交流电动机。

四、富士变频器的历史

　　变频技术诞生背景是交流电机无级调速的广泛需求。传统的直流调速技术因体积大故障率高而应用受限。 　　

1) 20世纪60年代以后，电力电子器件普遍应用了晶闸管及其升级产品。但其调速性能远远无法满足需要。 　　

2) 20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWM－VVVF)调速的研究得到突破，20世纪80年代以后微处理器技术的完善使得各种优化算法得以容易的实现。

3) 20世纪80年代中后期，美、日、德、英等发达国家的 VVVF富士变频器技术实用化，商品投入市场，得到了广泛应用。 最早的富士变频器可能是日本人买了英国专利研制的。不过美国和德国凭借电子元件生产和电子技术的优势，高端产品迅速抢占市场。目前在低压（380V）中小功率范围，中国生产的富士变频器质量据信也已经稳定。

富士变频器PWM和PAM的不同点　　

PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。 　　

PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅度调制) 缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。 　　

电压型与电流型有不同点 　　　

富士变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的富士变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的富士变频器，其直流回路滤波是电感。

异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制富士变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型富士变频器。 　　

电动机使用工频电源驱动时，电压下降则电流增加；对于富士变频器驱动，如果频率下降时电压也下降，频率下降（低速）时,如果输出相同的功率,则电流增加,但在转矩一定的条件下,电流几乎不变。 　　

采用富士变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩

　采用富士变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同，为125%~200%)。用工频电源直接起动时，起动电流为额定电流6~7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用富士变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.2~1.5倍，起动转矩为70%~120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的富士变频器，起动转矩为以上，可以带全负载起动。 　　

V/f模式

　频率下降时电压V也成比例下降。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置（ROM）中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择 　　

按比例地改V和f时，频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法 　　

在说明书上写着变速范围60~6Hz，即10：1，但在6Hz以下仍可输出功率，但根据电机温升和起动转矩的大小等条件，最低使用频率取6Hz左右，此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。富士变频器实际输出频率（起动频率）根据机种为0.5~3Hz. 　　

通常情况下对于一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定是不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）电压不变，大体为恒功率特性，在 高速下要求相同转矩时，必须注意电机与富士变频器容量的选择。

给所使用的电机装置设速度检出器（PG），将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称为“闭环 ”，不用PG运转的就叫作“开环”。通用富士变频器多为开环方式，也有的机种利用选件可进行PG反馈.无速度传感器闭环控制方式是根据建立的数学模型根据磁通推算电机的实际速度，相当于用一个虚拟的速度传感器形成闭环控制。 　　

实际转速对于给定速度有偏差，开环时，富士变频器即使输出给定频率，电机在带负载运行时，电机的转速在额定转差率的范围内（1%~5%）变动。对于要求调速精度比较高，即使负载变动也要求在近于给定速度下运转的场合，可采用具有PG反馈功能的富士变频器（选用件）。 　　

富士变频器失速防止功能

如果给定的加速时间过短，富士变频器的输出频率变化远远超过转速（电角频率）的变化，富士变频器将因流过过电流而跳闸，运转停止，这就叫作失速。为了防止失速使电机继续运转，就要检出电流的大小进行频率控制。当加速电流过大时适当放慢加速速率。减速时也是如此。两者结合起来就是失速功能。 　　

有加速时间与减速时间可以分别给定的机种，和加减速时间共同给定的机种，加减速可以分别给定的机种，对于短时间加速、缓慢减速场合，或者对于小型机床需要严格给定生产节拍时间的场合是适宜的，但对于风机传动等场合，加减速时间都较长，加速时间和减速时间可以共同给定。

富士变频器再生制动

电动机在运转中如果降低指令频率，则电动机变为异步发电机状态运行，作为制动器而工作，这就叫作再生（电气）制动。

从电机再生出来的能量贮积在富士变频器的滤波电容器中，由于电容器的容量和耐压的关系，通用富士变频器的再生制动力约为额定转矩的10%~20%。如采用选用件制动单元，可以达到50%~。 　

富士变频器的保护功能

保护功能可分为以下两类： 　　

A 检知异常状态后自动地进行修正动作，如过电流失速防止，再生过电压失速防止。

B 检知异常后封锁电力半导体器件PWM控制信号，使电机自动停车。如过电流切断、再生过电压切断、半导体冷却风扇过热和瞬时停电保护等。 　

　变频分辨率

　对于数字控制的富士变频器，即使频率指令为模拟信号，输出频率也是有级给定。这个级差的最小单位就称为变频分辨率。 　　

变频分辨率通常取值为0.015~0.5Hz.例如，分辨率为0.5Hz，那么23Hz的上面可变为23.5、24.0 Hz，因此电机的动作也是有级的跟随。这样对于像连续卷取控制的用途就造成问题。在这种情况下，如果分辨率为0.015Hz左右，对于4级电机1个级差为1r/min 以下，也可充分适应。另外，有的机种给定分辨率与输出分辨率不相同。

富士变频器的英文译名是VFD（Variable-frequency Drive），这可能是现代科技由中文反向译为英文的为数不多实例之一。（但VFD也可解释为Vacuum fluorescent display，真空荧光管，故这种译法并不常用）。富士变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源的频率和幅度的方式来控制交流电动机的电力传动元件。

　　富士变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。它主要由两部富士变频器分电路构成，一是主电路（整流模块、电解电容和逆变模块），二是控制电路（开关电源板、控制电路板）。CPU就安装在控制电路板上，富士变频器的操作软件烧录在CPU上，同一型号的富士变频器软件是固定的，唯一例外的就是三晶富士变频器，软件可根据使用需求更改。

　

富士变频器电机超过60Hz运转时注意问题 　　　

超过60Hz运转时应注意以下事项 　　

(1)机械和装置在该速下运转要充分可能（机械强度、噪声、振动等）。 　　

（2） 电机进入恒功率输出范围，其输出转矩要能够维持工作（风机、泵等轴输出功率于速度的立方成比例增加，所以转速少许升高时也要注意）。 　　

(3) 产生轴承的寿命问题，要充分加以考虑。 　　

（4） 对于中容量以上的电机特别是2极电机，在60Hz以上运转时要与厂家仔细商讨。 　　

富士变频器本身的消耗功率

　它与富士变频器的机种、运行状态、使用频率等有关。在60Hz以下的富士变频器效率大约为94%~96%，据此可推算损耗，但内藏再生制动式（FR-K）富士变频器，如果把制动时的损耗也考虑进去，功率消耗将变大，对于操作盘设计等必须注意。 　　

使用带制动器的电机时注意问题　　

制动器励磁回路电源应取自富士变频器的输入侧。如果富士变频器正在输出功率时制动器动作，将造成过电流切断。所以要在富士变频器停止输出后再使制动器动作。 　　

想提高原有输送带的速度，以80Hz运转，富士变频器的容量选择

　　输送带消耗的功率与转速成正比，因此若想以80HZ运行，富士变频器和电机的功率都要按照比例增加为80HZ/50HZ,即提高60%容量。 　　

富士变频器维护和检查时的注意事项有： 　　

(1)在关掉输入电源后，至少等5分钟才可以开始检查（还要正式充电发光二极管已经熄灭）否则会引起触电。 　　

(2)维修、检查和部件更换必须由胜任人员进行。（开始工作前，取下所有金属物品（手表、手镯等），使用带绝缘保护的工具） 　　

(3)不要擅自改装频频器，否则易引起触电和损坏产品。 　　

(4)富士变频器维修之前，须确认输入电压是否有误，将380V电源接入220V级富士变频器之中会出现炸机（炸电容、压敏电阻、模块等）。 　　

富士变频器主要由半导体元件构成，因此，必须进行日常的检查，防止不利的工作环境，如温度、湿度、粉尘和振动的影响，并防止因部件使用寿命所引起的其它故障。 　　

检查项目： 　　

(1)日常检查：检查富士变频器是否按要求工作。用电压表在富士变频器工作时，检查其输入和输出电压。 　　

(2)定期检查：检查所有只能当富士变频器停机时才能检查的地方。 　　

(3)部件更换：部件的寿命很大程度上与安装条件有关。　　　

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